Báo cáo: " Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp đường Glucose - Fructore từ tinh bột khoai mì bằng phương pháp Emzym" doc

Đề tài: "NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẲN XUẤT HỖN HỢP ĐƯỜNG-GLUCOSE-FRUCTOSE TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZVYM" nằm trong nội dung của chương trình nghiên cứu biến tính tỉn

Oo

BAO CAO KET QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

"NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẴN XUẤT HỖN HỢP

DUONG GLUCOSE-FRUCTOSE TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP EMZYM", MÃ SỐ : KC - 08 - 06

121991-121994

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: PGS TS NGÔ KẾ SƯƠNG, NCVCC

NHỮNG NGƯỜI THAM GIA :

2 CHU TƯỜNG KHANH NCV

4 LÊTHỊ THANH PHƯỢNG NCV

- Ban Tài chính kế hoạch Trung tâm khoa học tự nhiên và

- Vién Sinh học nhiệt đới thuộc Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia

Đã tài trợ và tạo điều kiện cho tập thể cán bộ khoa học thực hiện

thành công đề tài này

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Il PHAN TONG QUAN

1, Tình hình sản xuất và tiéu thu siro Fructose

2 Các ưu điểm của đường Fructose và HFS

3 Đặc tính của chế phẩm HFS

4 Chế phẩm glucoisomerase cố định và ` công nghệ Isome hóa đường Glucose thanh Fructose

I PHAN THUC HIERN

1 Công nghệ biến tính tỉnh bột bằng enzym

2 Đồng phân hóa đường Glucose thành Fructose

3 Nguyên lý công nghệ sản xuất Siro Fructose ti tinh bột khoai mi (tinh

bột sắn)

IV KHẢ NĂNG TỔ CHỨC SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP ĐƯỜNG

._ PRUCTOSE BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYM

1 Để xuất quy trình công nghệ Nguyên lý hoạt động

2 Chi phí xây lắp quy trình công nghệ

3 Hiệu quả kinh tế dự toán

3.1 Tổng đầu tư vốn (cố định và lưu động)

3.2 Giá thành sản phẩm xuất xưởng

3.3 Lãi ròng thu được

3.4 Thời gian hoàn vốn

V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Báo cáo kết quả thực hiện đề tài

"NGHIÊN CÚU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẴN XUẤT HỖN HỢP ĐƯỜNG GLUCOSE-FRUCTOSE TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP

ENZYM"

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Cây khoai mì - Manihote L , còn 8ọi là cây sắn, là loại cây trồng lấy

củ điển hình ở vùng nhiệt đới, được trồng nhiều trong phạm vỉ 30 độ vĩ Bắc _

Nam có tiểm năng phát triển rất lớn, Củ thường được dùng để ăn trực tiếp, lấy

bột làm bánh hoặc để sản xuất cồn, dextrin Thay 10% bột khoai mì sẽ làm tăng đáng kể chất lượng cửa bánh mi Tinh bột khoa mì được sử dụng nhiễu

trong công nghiệp dệt, giấy, mỹ phẩm và dược phẩm,

Trên diện tích khoảng 12 triệu ha với sản lượng hàng năm chừng 110

triệu tấn (năng suất trung bình 9-10 t/ha) củ khoai mì đang là lương thực chính cửa hơn 300 triệu người ở các vùng nhiệt đới thuộc Châu Á Châu phi

và Châu Mỹ la tin, Diện tích trồng khoai mì trên thế giới được thống kê

như sau:

(triệu ha) (triệu ha) Brazil 2,0 Tanzania

0,4

Nước sản xuất nhiều khoai mì nhất là Brazil, chiếm 25% sản lượng

khoai mì trên thế giới (25 triệu tấn/năm), tiêu thụ bình quân đầu người 100

kg/năm, năng suất sản xuất trung bình 20 tấn/ha; xuất khẩu hàng năm 100 _ ngần tấn sang Mỹ và Tây Đức

Ở nước ta diện tích trồng khoai mì hiện tại khoảng 0,3 triệu ha và

đang còn nhiều khả năng mở rộng ở các tỉnh Trung du, miễn nứi và những vùng đất nhiễm phèn nặng ở đổng bằng sông Cửu Long

Giống như ở nhiễu nước khác trên thế giới, Ở nước ta cử khoai mì sau ˆ

5

cm, phơi chừng 3-4 nắng cho thiệt khô và được gọi là sắn lát có hàm ẩm 13- 14%, tỉnh bột 60-72%, 0,01-0,02% glycosid và được tích trữ ăn dẫn hoặc

xuất khẩu Nghề sản xuất bột từ củ khoai mì cũng bắt đầu được phát triển

trong những năm gần đây Để làm vậy, củ khoai mì sau thu hoạch được

ngâm nước 3-4 ngày, sau đó được làm sạch vỏ, sắt thành miếng nhỏ phơi cho khô và xay thành bột Thành phần hóa học cửa bột khoai mì thu được

bằng cách này như sau : Hàm ẩm 8-10%, Protein 1,2-2,6%; tinh bột 83-

86%; tro 1,0-1,9% va cellulose 2,3-2,6% Từ 1 tấn cử tươi có thể cho thu

được 350-375 kg sắn lát hoặc 300-325 kg bột, Gần đây, tỉnh bột cũng được

sản xuất từ củ khoai mì bằng cách mài cử thành bột, ngâm nước, lọc gạn

nhiều lần để loại bỏ tạp chất và thu được tỉnh bột chất lượng cao Từ 1 tấn củ

có thể thu được 230-250 kg tỉnh bột loại tốt và nếu đem cất cổn thì từ mỗi

100 kg thu được 19-20 lít cổn 96 độ (nhiều gấp 2 lần so với bột khoai tây) Ở

nước ta , củ khoai mì tươi và các sản phẩm chế biến còn tương đối rể, đắt

nhất là tỉnh bột cũng chỉ 2ý00-2700 đ/kg

Đề tài: "NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẲN XUẤT HỖN HỢP ĐƯỜNG-GLUCOSE-FRUCTOSE TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZVYM" nằm trong nội dung của chương trình nghiên cứu biến tính tỉnh bột để nâng cao giá trị của củ cho bột, truớc hết là củ khoai mì

mà bấy lâu nay bị coi nhẹ ngõ hẳu góp phẩn phát triển tiểm năng của cây

khoai mì tại các tỉnh Trung du và miền núi cũng như các vùng đất xấu

không thể phát triển cây lương thực thực phẩm hoặc cây công nghiệp khác

ngoài cây khoai mì,

11 PHAN TONG QUAN

1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ Xirô Fructose:

Hỗn hợp đường Giucose-Fructose còn có tên gọi là Xiro Fructose hoặc xiro giầu Fructose (HFS-High Fructose Sirup) hoặc Iso-Glucose, là sản

phẩm của phản ứng đổng phân hóa (isome hóa) đường glucose thành

Fructose bằng enzym Glucosiomerase (GI) Glucose được sản xuất từ tỉnh bột ngô hoặc khoai tây bằng thủy phân acid hoặc enzym, Xiro Fructose

được sản xuất ở qui mô công nghiệp đầu tiên ở Mỹ từ nguyên liệu là tỉnh bột ngô, trong khi vẫn tiếp tục đẩy mạnh sản xuất các loại chất ngọt không

đường như Thaumatin, Monellin, Aspartam, steviozit, Rebaudiozit Sự thay đổi về nhu câu tiêu thụ đường ăn ở thị trường Mỹ từ 1979 đến 1987 (kg/người/năm) như sau:

Tỷ lệ này đến nay đã khác so với năm 1987 Chính vì vậy mà Hoa kỳ

đã giảm nhập đáng kể đường mía hoặc đường củ cải từ Châu Âu và Mỹ La

tính Những nguyên nhân dẫn đến sự phát triển nhanh công nghiệô sản xuất

và tiêu thụ Xiro-Fructose là:

+ Các nước nhập khẩu đường sản xuất mạnh HFS để giảm nhập

đường mía và đường củ cải

+ Công nghiệp đã chuyển sang tiêu thụ đường ở dạng Xiro đặc nhiều hơn và mức độ lớn nhỏ tùy thuộc vào lĩnh vực sản xuất

+ Giá đường tăng ảnh hưởng đến cả nông nghiệp lẫn người tiêu dùng,

+ Các hệ thống chuyên chở và phân phối lưu thông hàng hóa dạng

lỏng có hiệu quả cao đã đã đáp ứng được nhu cầu tổn trữ và sử dụng HFS không thua kém đường mía hoặc đường củ cải,

+ Công nghiệp đã phát triển ở trình độ cung cấp đủ nước sạch, hóa

chất, enzym và năng lượng cho nhu cầu sản xuất công nghiệp HFS

+ C6 déi dào nguồn tỉnh bột rẻ tiển hoặc nhập được nguyên liệu với

giá rẻ

Ví dụ, 46% sản lượng ngô trên thế giới được sản xuất tại Mỹ và nước

này cũng chiếm tới 30% thị trường ngô xuất khẩu trên thế giới, tuy nhiên

trước đây Mỹ cũng là quốc gia nhập đường nhiều nhất thế giới Nhật nhập khẩu 90% nhu cầu ngô hạt và rất nhiễu đường Hiện nay 2 nước này cũng

đang sản xuất nhiều đường Xiro Fructose nhất thế giới Các nước Arhentina,

Úc sản xuất Xiro Fructose viên, Malaisia, Pakistan, Hàn quốc, Brazil, Chilê, Mêhico và Peru đang xây dựng các nhà máy sản xuất HFS, Pakistan mua công nghệ và thiết bị cửa Đan mạch công suất 45,000 tấn HFS/năm và 7.200 tấn/năm thực phẩm giàu Protein cho chăn nuôi, trị giá toàn bộ 13,7 triệu USD

+ Lượng đường tiêu thụ tăng từ 2,1 đến 2,5% từ 1994 chủ yếu ớ các

nước đang phát triển, còn ở các nước đã phát triển thì lại tắng cường tiêu thụ

các chất ngọt nhân tạo kgông phải đường và HFS, giảm tiêu thụ đường mía

và đường cử cải

+ Nhu cầu đường cho các ngành công nghiệp càng ngày càng tăng

+ Sản lượng đường tăng nhanh ở các nước đang phát triển chủ yếu

nhằm để xuất khẩu và đáp ứng nhu cầu nội địa

+ Giá đường tăng cao sẽ kích thích sản xuất HFS, còn khi giá đường

hạ sẽ tăng sản xuất cồn

2 Các ưu điểm của đường Fructose và HES

Fructose còn được gọi là đường quả rất phổ biến trong thiên nhiên :

Có nhiều trong trái táo, cà chua và chiếm gần một nửa thành phần mật ong

"Trong đường cát cũng có đường fructose nhưng ở dạng liên kết hữu cơ với đường glucose Fructose có vị ngọt dễ chịu, còn đường ăn thì ngọt gat Đường fructose cé6 độ ngọt cao hơn đường ăn tới 60-70% va do đó có thể sử dụng 1 lượng ít hơn mà vẫn đáp ứng được nhu cầu theo "độ ngọt” và do đó

lượng calo tiêu thụ sẽ giảm một cách đáng kể Khác với glucose và đường thực phẩm, fructose c6 thể sử dụng cho những bệnh nhân bị tiểu đường cần

ăn kiêng vì sự đồng hóa fructose không phụ thuộc insulin, Trong hỗn hợp với glucose mật xiro HFS không kết tỉnh do đó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp bánh kẹo, sản xuất mứt trái cây, trái cây và nước trái cây đóng hộp và kem

Trước thập kỷ 70 Fructose chưa được sản xuất công nghiệp Năm

1973 Công ty Clinton Corn (USA) lần đầu tiên áp dụng quy trình chuyển

hóa glucose thành fructose trong công nghiệp bằng enzym Glucoisomerase

cố định (GI) và đã trở thành tgành công nghiệp ử dụng enzym cố định lớn

nhất từ trước đến nay Từ đó, Xiro Fructose được coi là dịch xiro đậm đặc

được sản xuất từ tỉnh bột ngô 'Thành phẩn chính của nó là đường Fructose

va Glucose (dextrose) va được đặt tên là "mật ong nhân tạo”, Do có nhiều

ưu điểm nên ngoài việc được sử dụng thay đường ăn trong công nghiệp thực phẩm, HFS còn được chọn làm nguyên liệu sản xuất các loại thực phẩm đặc dụng và đồ uống bổ dưỡng cho người gia, người bệnh và thậm chí đổ uống chuyên cho các vận động viên thể thao,

3 Đặc tính của các chế phẩm HES :

Enzym gÌucoisomerase xúc tác chuyển hóa dịch đường glucose thu được từ tính bột (ngô hoặc khoai tây) thủy phân acid hoặc enzym thành hỗn hợp đường chứa 42 - 43% fructose (phần còn lại khoảng 51% glucose, 6% di-va tri-Saccharid) có độ ngọt tương đương đường ăn hoặc dịch đường saccharose thủy phân bằng acid Để có được hỗn hợp đường có nồng độ Fructose cao (55-90%) dé thay thế đường ăn trong công nghiệp sản xuất đổ

uống (như Coca Cola chẳng hạn) thì cẩn phải tiến hành thêm một số thủ

thuật tách đường glucose khỏi hỗn hợp HFS thu được Chế phẩm HFS của công ty Tân nguyên (Trung quốc) có 2 loại : Loại F-42 (có 42% fructose) và

E-55 (có 55% fructose) với các chỉ tiêu kỹ thuật giới thiệu trong bang 1

Bảng I : Tiêu chuẩn chất lượng HFS của công ty Tân nguyên (Trung quốc) +)

Các chỉ số lý hóa Chế phẩm có hàm lượng Chế phẩm có hàm lượng

Íructoza cao, loại 42% fructoza | fructơza cao, loại 55% fructoza

(F-42) (F-55) Chất khô Thấp nhất 71% 77%

Hàm lượng fructoza (so với chất Thấp nhất 42% 55%

khô)

Dextroza + fructoza (so với chất Thấp nhất 95% 95%

Polisaccatit (so với chất khô) Cao nhất 5% 5%

Màu sắc Cao nhất 35 RBU RBU

Tro (đã sunfat hóa) so với chất _ Cao nhất 0,005 0,005

nghiệp Việt nam : Thực trạng và triển vọng, pp 147 ,

4 Chế phẩm Glucoisomerase cố dịnh và công nghệ isoơme hóa

đường Glucose thành Fructose

4.1 Về các chế phẩm Giucoisomerase cố định

Phần lớn các chế phẩm này ở dạng thương mại có dạng hạt, sợi hoặc thể vô định hình, Céng ty Clinton Com sản xuất Glucoisomerase cố định ở dạng sợi và dạng hạt, Các dạng này thuận tiện để sử dụng trong các nổi phản ứng hình dạng khác nhau Đặc điểm của dạng sợi là có diện tích bể

mặt tiếp xúc lớn, hoạt tính riêng do đỏ cao tương ứng Vì vậy có thể sử dụng

chúng như là những lớp enzym không dây lắm, Công ty NOVO của Đan mạch sản xuất Glucoisomerase dạng hạt tròn, cứng, còn công ty Brocades

của Hà lan thì lại sản xuất nững viên jelatin mạch ngang mềm mại có chứa

Glucoisomerase với tên thương mại là Mac-Sazyme Công ty ICI của Anh

sản xuất các hạt mễểm chứa các tế bào vi khuẩn sản xuất Giucoisomerase,

Tuy nhiên trên thị trường cho đến nay vẫn chưa có các chế phẩm Glucoisomerase cố định đồng trị Sở dĩ như vậy vì công nghệ chế tạo các en2ym cố định kiểu này còn khá đất khó có thể đưa ứng dụng trong công nghiệp Ở phần lớn các chế phẩm thương mại hiện nay glucoisomerase được

hấp thu trên các loại nhựa trao đổi ion, hoặc trên các thể mang vô cơ, xốp

hoặc là còn nằm trong thành phần tế bào đã được xử lý có định hướng

Người ta cũng đã sử dụng tế bào cố định thay vì dùng enzym bởi lẽ _- glucoisomerase tách ra khỏi tế bào thường kém bền vững và mặt khác, chỉ phí cho công đoạn cố định enzym thường tốn thời gian và không ít tốn kém

về tiền bạc

4.2 Về các qui trình công nghệ sản xudt HFS:

Trong các tài liệu tham khảo thường ít để cập chỉ tiết tớÌ qui trình công nghệ Tuy nhiên, mỗi qui trình công nghệ dù có sử dụng enzym hoặc

tế bào cố định có nguồn gốc khác nhau và với những đặc tính xúc tác khác

nhau song tất cả đều có những đặc điểm chung như sau (xem bảng 2)

7

Bang 2: Dac điểm công nghệ sản xudt HFS (Klecov, 1982)

Hãng sản xuất Các đặc tính nổi bật của công nghệ

MI-CAR Int (Mỹ) Nổi phần ứng dạng cột, năng suất 2000 kg sirop

42% trên một kg chất xúc tác

CLINTON CORN |_ Thời gian mất nửa hoạt tính của men là 20 ngày,

(Mỹ) sản xuất sirop 42% Nổi phản ứng gồm I loạt các

lớp enzyme cố định (riêng biệt) dày 2,5-12,5 cm và

tỉ lệ độ dày trên kích thước chung (bể rộng) bằng

0,2-0,5

CORNING Nổi phản ứng dạng cột Thời gian mất nửa hoạt

GLASS (Mỹ) tính của enzyme là 40 ngày,

GIST Cột bằng thép không rỉ, đài 5m, đường kính 1,5m

BROCADES (Hà | Thời gian mất nửa hoạt tính là 500 gid Năng suất

lan) 600 kg trên một kg enzyme cố định Nông độ

glucose ban đầu là 45% theo khối lượng Điều kiện

: pPH7,5 609C, muối magiê 3x10 noi, Vậntốc

dòng chảy trong cột là 8,5 m/giờ,

SANMATSU Nổi phần ứng dạng cột Thời gian mất nửa hoạt

ICI AMERICA Cột dài 5m Năng suất 2000 kg trên 1kg cố định

(Mỹ)

NOVO (Đan Cột dài 4,5 m Năng suất 4000kg sirup 45% trên 1

mạch) kg enzyme cố định Điều kiện 609C, pH7,5-8,0,

mất 50% hoạt tính sau 1800 giờ hoật động

SNAM Thời gian mất nửa hoạt tính - 70 ngày Năng suất PROGETTI (Ý) 5000-6000 kg trên 1 kg enzym cố định Qua quá

- trình cố định, enzyme mất 40% hoạt tính,

DENKI KAGAKU Nổi phần ứng có dạng các cột liên tục Sau khi

(Nhật) đồng phân hóa, sirup được sử lý bằng các chất trao

đổi ion và được cô đặc

Phổ biến nhất là sử dụng các nổi phản ứng dạng cột, hướng chảy từ

trên xuống Độ dài của cột thường đạt đến 5 m Nguyên liệu sử dụng để

isome hóa là dung dich glucose càng sạch càng tốt Theo số liệu của Công

ty Denki Kagaku thì khi sử dụng nguyên liệu ban đầu là glucose tỉnh thể thì năng suất 1 nồi phản ứng đạt 4000 kg fructose kg enzym cố định sau 2400 giờ hoạt động Thời gian bán giảm hoạt tính xúc tác là 50 ngày Còn nếu sử dụng nguyên liệu glucose chất lượng kém hơn thì thời gian bán giảm hoạt

1500 kg fructose/kg enzym cố định, Tuy nhiên năng suất trung bình của nồi phan ứng công nghiệp đạt từ 1-9 tấn HFS/kg enzym cố định Sự điểu chỉnh nhiệt độ trong quá trình “iổng phân hóa là rất quan trọng Ví dụ, nếu tăng dẫn từng 29C một từ 609C đến 70ĐC trong khoảng 14 ngày đêm thì năng

suất của quá trình đồng phân hóa tăng tới 24% so với giữ nguyên nhiệt độ ở 609C trong vòng 14 ngày đêm,

Các chuyên gia của Công ty NOVO cho biết các thông số về nổi phản ứng công nghiệp đồng phân hóa Giucose thành Fructose bằng enzym (hoạt

tính của enzym cố “định là 200 đv/g) và thời gian hoạt động cửa enzym như

+ Ø trong của nổi PƯ 1,15 m

+ Độ dày của lớp enzym cố định 3,00 m,

+ Mức tiêu thụ enzym cố định 220 kg/ngày

Vào đâu thập niên 80 Công ty Situs Hoa kỳ dua ra 1 qui trình mới -_ nhằm thu nhận dung dịch đường 100% Fructose từ glucose qua 2 giai đoạn

xử lý enzym và xử lý hóa học Ở giai đoạn thứ nhất dưới tác động của

enzym Pyranose-2-Oxydase cố định từ Polyporus obtusus glucose bị OXY hóa thành D-Giucoson, Ở giai đoạn 2 Glucoson bị khử thành Fructose bởi xúc tác Palladin Gần như 100% sản phẩm thu được là Fructose Hai sơ đổ

công nghệ thu nhận HFS của Công ty Clinton Corn (Hoa ky) va 1 nha may 6

thành phố Shabadedigas (Hungari) được giới thiệu trơng các hình 1 và 2

dươi đây:

Hình 1:* Sơ đô công nghệ sản xuất HFES bằng GI cố định cửa hãng

Clinton Corn (Hoa kỳ): 1 Thùng cơ chất; 2, Nồi phản ứng với GI cố định; 3 Điều chỉnh pH; 4 Hệ lọc; 5 Các cột trao đổi ion; 6, Thùng chứa sản phẩm

Fructose bing GI cố định ở nhà máy tai TP, Shabadedigas (Hungari): 1,

Khối lạnh; 2, Hệ lọc; 3 Nồi cô; 4 Các cột trao đổi ion; 5 Các nổi phan ứng

có GI cố định; 6 Hệ kiểm tra; 7, Nồi khử trùng,

(*) và (®*®); Berezin I,V, et aL 1987, Biotechnology, vol, 8,

Ezymtechnology ” Moscow High School", p.22

4.3 VỆ đánh giá hiệu quả kinh lẾIrong sản xuất HFS:

Công nghiệp sản xuất HFES đạt được tốc độ phát triển cao chính là

nhờ vào hiệu quả cố định enzym glucoisomerase va sự hoàn thiện công

hóa 1.000 kg glucose cần phải có 21 kg cnzym, trong khi cũng từ I lượng

€nzym như vậy có thể cố định được 9,8 lit cnzym Glucoisomerase xúc tác đồng phân hóa được 2.822 kg glucose thành Fructose trong vòng 30 ngày, Chỉ phí cho quy trình sử enzym tan và enzym cố định được ghỉ nhận tại

Các tham số Quá trình tuần hoàn | Quá trình liên tục

(enzym hoà tan) (E cố định) Thời gian phản ứng (tươn g đối) 20 giờ _

Thời gian kéo tối ưu của phan Ứng _ 29 ngay dém Các chỉ phí (trong 1 năn)) :

Kết quả cho thấy, chỉ phí cho quy trình sử dụng GI cố định chỉ bằng

61,5% chỉ phí cho quy trình công nghệ sản xuất HES sử dung GI tan

4.4 VỀ quy mô sản xuất HIS

Công nghiệp sản xuất HFS bằng glucoisomerase cố định công suất

30-100 hay 400 tấn/ngày đang khá phổ biến trên thế giới, Cũng chính nhờ nhanh chóng áp dụng công nghệ mới với Glucoisomerase cố định nên đã kịp thời đáp ứng như cầu về HFS mỗi năm một tăng Ởở các nước công nghiệp

phát triển Tốc độ sản xuất HFS ở Mỹ và Nhật từ 1973 đến 1988 như sau (số lượng 1.000 tấn) :

11

-

Như đã nêu ở trên, nhu cầu tiêu dùng HES ngày càng tăng ở các nước công nghiệp phát triển Ở Nhật vào năm 1980 gần 10% nhu cầu sử dụng

đường ăn được thay thế bằng HFS Ở Mỹ, từ 1978 HES được sử dụng rộng

rãi trong dân chúng (6 kg/người/năm), chiếm 12% nhu cầu tiêu thụ đường

Dự tính đến năm 2000 sẽ tăng lên 30-40%,

5S Tình hình sản xuất và sử dụng nguyên liệu giàu tỉnh bột ở nước

tas:

Sau lúa gạo và các loại cây màu như ngô, khoai, sắn chiếm vị trí quan

trọng thứ 2 trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta Trong số các loại củ cho

bột đáng chú ý nhất có lẽ là củ khoai mì (sắn), được sản xuất tập trung ở các tỉnh Trung du và Miễn núi, dùng để ăn trực tiếp hoặc sắt lát phơi khô tích trữ

để ăn dẫn hoặc bán xuống miền xuôi Cây khoai mì còn có rất nhiều tiểm năng phát triển ở nước ta Vì chưa được coi trọng đúng mức nên cây khoai

mì được trồng trọt chủ yếu theo phương thức quảng canh hoặc bán thâm

canh, ít phân bón, ít chăm sóc cho nên năng suất còn thấp, Theo số liệu gần

đây nhất tổng diện tích trồng khoai mì ở nước ta chỉ đạt khoảng 300 ngàn hecta với năng suất bình quân 9 tấn/ha (Hồng Tâm, báo SGGP số 6433 ngày 86.8.1995) Như vậy là chưa cẩn thay giống mới, chưa thâm canh mà sản lượng trung bình cũng đã đạt được chừng 2,7 triệu tấn mỗi năm, Với sản

lượng tạm tính như thế cũng đã chứng tỏ khoai mì là 1 trong số các nông sản

phẩm quan trọng làm nguyên liệu để phát triển công nghiệp chế biến tạo ra

các sản phẩm nguyên liệu mới phục vụ phát triển nhiều ngành công nghiệp

khác ở nước ta và để xuất khẩu,

Tỉnh bột là thành phần chủ yếu của củ khoai mì, nó chiếm tới 85-90%

trọng lượng khô, có rất ít protein - chừng 1,2-1,7%, ít chứa các loại tạp chất tan phân tử lượng thấp (SPLITTSTOESSER, 1977) do đó công nghệ sản xuất tỉnh bột khoai mì tương đối không phức tạp, gần như không có sản phẩm phụ Bằng phương pháp thủ công bán cơ khí từ 1 tấn củ tươi với giá 300-400 ngàn đồng có thể sản xuất được chừng 250 kg tỉnh bột khô và có thể bán được với giá khoảng 2.700 d/kg tai thi trường TP Hổ Chí Minh thì

rõ ràng hiệu quả đạt được hết sức đáng chú ý (THANH LONG 1995, Nghề

làm bột cũng giàu; TC Khoa học Kỹ thuật Kinh tế TP HCM, 90 (15), tr.22)

Trong chiến tranh chống Mỹ để đáp ứng nhu cầu đường glucose dược dụng cho chiến trường nhà nước ta đã xây dựng lần đầu tiên nhà máy đường glicose tại Sơn tây do Trung quốc giúp để sản xuất glucose từ tỉnh bột ngô

và tỉnh bột khoai mì bằng phương pháp thủy phân acid Gần đây, công đoạn

thủy phân đã dùng enzym thay vì dùng acid, Đó là I1 tiến bộ kỹ thuật rất

đáng quan tâm và khuyến khích phát triển, Qua hàng loạt công đoạn chế

biến giá trị của tinh bột/bột sắn tăng lên đáng kể, Từ 1,3 đến 1,4 kg tỉnh bột

khoai mì chất lượng trung bình có thể tạo ra được Í kg bột glucose tỉnh khiết

với gía sấp xỉ 20,000 đ/kg (trong khi giá tỉnh bột dao động từ 1.700 đến

2.700 d/kg) Hiéu quả kinh tế khá cao! Thành công trong viéc sử dụng

enzym để thủy phân tính bột sản xuất glucose dược dụng đồng thời cũng là

tiên để phát triển 1 loại công nghệ mới ở nước ta, công nghệ isome hóa

đường glucose thành fructose, 1 loại công nghệ cao mà sản phẩm cửa nó

được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm

Để tài KC-08-06 : " Nghiên cửu quy trình công nghệ sẵn xuᆠhỗn hợp

đường glucose- Fructose từ tỉnh bột khoai mì bằẰng phương pháp enzym" với mục tiêu tổng quát là: Xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ và thiết

bi pilot dé thu nhận hỗn hợp đường Glucose-Fructose từ tỉnh bột khoai mì quy mô 50-100 kg/ngày với hàm lượng Fructose 42%, Để đạt được mục tiêu

nêu trên để tài đã được tiến hành thực hiện qua các công đoạn sau đây :

1l Nghiên cứu công nghệ hồ hóa tinh bột khoai mì bằng enzym amylase ở các nồng độ cơ chất từ 20 đến 35%,

2 Nghiên cứu công nghệ đường hóa bằng glucoamylase dat hiéu

suất chuyển hóa gần 100%,

3 Nghiên cứu công nghệ isome hoá Glucose thành Fructose bằng

Glucoisornerase cố định, trong đó cần tiến hành các nghiên cứu :

+ Nudi c4y Actinomyces thu sinh khối,

+ Nghiên cứu thu nhận Glucoisomerase tiy sinh khối vi khuẩn,

+ Nghiên cứu cố định Glucoisomerase trên giá thể và thử nghiệm trên các cột dung tích 2-10 lít, khảo sát chế độ làm việc của enzym cố định

+ Nghiên cứu xác định quy trình công nghệ và xây dựng pilot để sản

xuất thự sản phẩm từ tinh bột khoai mì,

4 Báo cáo nghiệm thu kết quả thực hiện để tài,

Ill PHAN THỰC HIỆN

1 Công nghệ biến tính tỉnh bột bằng enzyme :

1Ì Nguyên liệu :

1,1,1 Tỉnh bột :

Nguyên liệu tỉnh bột từ các nguồn khác nhau phải đạt các chỉ tiêu kỹ

thuật như sau :

+ Màu sắc : Trắng, mịn không có tạp chất nhìn thấy được

+ Hàm ẩm không lớn hơn 15%

+ Hàm lượng tỉnh bột không dưới 85%

+ Chỉ số acid không lớn hơn 15 ml 0,1n NaOH cho 100g bột,

+ Hàm lượng lipid tổng số bé hơn 0,2% chất khô

+ Hàm lượng protein tổng số bé hơn 0,5% chất khô

+ Hàm lượng tro bé hơn 0,2% chất khô

+ Trọng lượng cát sạn bé hơn 1,0%

1.1.2 Các enzym:

+ Alpha-Amylase : Nhập từ Litva (A1) dạng bột mịn, màu hơi vàng hoặc dạng dịch thể hơi vàng, trong -Nhập của NOVO Đan mạch (A2); hoạt tính không dưới 3.000 đv/g đối với A1 và 0,5-0,7 kg⁄( DS đối với A2; pHop 6,0 - 6,5; Top 70 - 80 (A1) va 90°C (A2)

+ Glucoamylase (Amyloglucosidase) : Nhập từ Litva (GI) dạng bột mịn, hơi vàng, hoạt tính không dưới 1,000 đv/g, hoặc dạng dịch thể vàng, trong, nhập của NOVO Đan mạch (G2), hoạt tinh 1,1 - 0,71 k&A DS, pH va

T tối ưu cho cả G1 và G2 tương ứng là 6,0 - 6,5 và 45 - 509C, ©

1.1.3 Dịch hóa và đường hóa tinh bot:

+ Dịch hóa - Quy trình dịch hóa tỉnh bột được tiến hành như sau :

Dung dịch bột có nổng độ 20% được dùng để thử nghiệm nhằm tìm điều

kiện tối ưu về thời gian ủ và nông độ enzym thích hợp, được thêm 1/2 lượng Alpha-Amylase (A1, A2) và gia nhiệt tới nhiệt độ tối thích và sau đó bổ

sung nốt phẩn enzym còn lại, tiếp tục ủ và theo đối mức độ dịch hóa bằng

cách xác định lượng tỉnh bội còn lại sau các khoảng thời gian hoặc nồng độ enzym nhất định dùng để dịch hóa,

+ Đường hóa : Hỗn hợp đã dịch hóa bằng Alpha-Amylase được xử lý

sau đớ ở nhiệt độ 1009C 15 phút có khuấy đảo liên tục, làm nguội đến nhiệt

độ 45-509C và xử lý tiếp bằng enzym glucoamylase G1 và G2 Hàm lượng đường khử trong dịch đường hóa được xác định bằng phương pháp Mak Reri

va Slettery, 1960 (ERMACOV, 1972)

1.1.4 Kết quả khảo sát quátrình dịch hóa và đường hóa tỉnh bột

+ Ảnh hưởng cửa nổng độ enzym đến quá trình dịch hóa 4 loại tỉnh

bột (bắp, khoai lang, gạo và khoai mì-sắn) được giới thiệu ở bảng 4

Bảng 4: Ảnh hưởng của nổngœ enzym amylase dén dich héa tinh

bột (% tỉnh bột còn lại sau 60 phút dịch hóa ở nhiệt độ thích hợp)

Loai tinh bot A1|A2| AI |A2|AI|A2 |AIIA2

Bap Khoai lang 327|34.9| 5,0 | 8,5 |0,0 | 8/1 | 0,0 |048

37,5 | 38,9| 6,5 | 8,3 |0,0 | 5,4 | 0,01] 0,0 Gao 39,6 | 43,3 | 5,45 | 8,0 | 0,0 | 5,6 | 0,0 |00

mạnh hơn cả nhưng không triệt để, và muốn để biến tính hoàn toàn phải

dùng tới 0,15% Kết quả trên phù hợp với kết quả thử nghiệm của nhiều tác giả nước ngoài với kết luận về lượng enzym sử dụng nằm trong giới hạn từ

1 đến 3 đơn vị cho 1 g tỉnh bột tùy thuộc bản chất của tỉnh bột,

+ Ảnh hưởng cửa thời gian ủ đến mức độ dịch hóa được trình bày ở

bắng 5 Kết quả cho thấy, sau 30 phút ở nồng độ0,1% enzym AI tỉnh bột

14

15

-

khoai mì đã biến tính hoàn toàn trong khi đối với các loại tinh bột khác đòi hỏi thời gian lâu hơn mà cũng chưa biến tính hết Khả năng dịch hóa của cnzym À2 như kết quả cho thấy, yếu hơn enzym Al,

Bảng 5: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến mức độ dịch hóa tỉnh bột,

(% tỉnh bột còn lại sau các ‹!iểm thời gian tương ứng)

Tóm lại : Ở nỗng độ tỉnh bột 20% để biến tính hoàn toàn tỉnh bột

khoai mì với việc sử dụng enzym AI nồng độ 0,1% thì thời gian cần thiết là

30 phút Như vậy để dịch hóa 1 tấn tỉnh bột cần tiêu tốn I kg enzym Alpha-

Amylase A1 nhập từ Litva với hoạt tính 3000 đv/g

+ Đường hóa : Dung dịch tỉnh bột đã biến tính được tiếp tục đường

hóa bằng enzym Glucoamylase sau khi đã hạ nhiệt độ tới 45-509C, Mức độ đường hóa cũng phụ thuộc vào nồng độ enzym và thời gian ủ Ảnh hưởng

của nồng độ enzym glucoamylase dén sw tao thanh glucose từ dịch tỉnh bột

biến tính 45% được trình bày ở bảng 6

Bảng 6: Ảnh hưởng cửa nồng độ 8lucoamylase đến đường hoá tỉnh

bột biến tính ở nổng độ 45% (% glucose trong dung dich)

15

Kết quả trên cho thấy khi tăng nồng độ enzym thì lượng glucose thu

được trong dịch cũng tăng lên cả 4 loại bột khác nhau sau 6 giờ Ở nồng độ 0,05% lương glucose trong dịch dao động từ 8,9 đến 12,4 khi sử dụng GI và

từ 12,5 đến 20,1% khi sử dụng G2, Ở nồng độ 0,1% hàm lượng glucose trong dịch đạt từ 18,6 đến 23% khi dùng GI và từ 23,8 đến 30,8% khi dùng

G2 Ở các nồng độ enzym 0,15 và 0,2% mức độ đường hóa còn xảy ra sâu sắc hơn nữa, Dưới tác dụng của G1 lượng glucose tăng nhanh trong 2 gid đầu, trong khi tác động của G2 yếu hơn Tuy nhiên sau 4 giờ tiếp theo hiệu

quả tác động đường hóa của 2 loại cnzym tương đương nhau và sau 6 giờ thủy phân tác dụng của G2 tỏ ra mạnh hơn (bảng 7)

Bảng7: Ảnh hưởng cửa thời gian phản ứng để đường hóa tỉnh bột ở

nồng độ 25% (% glucose trong dung dịch)

Kết quả trên cho thấy, ở nông độ enzym 0,1% hàm lượng glucose đạt trên 25% sau 6 giờ thủy phân dung dịch tỉnh bột đã dịch hóa Kết quả này nằm trong giới hạn sử dụng enzym đường hóa trong quy trình sản xuất

glucose bằng phương pháp enzym trên thế giới (dưới 3 đơn vị enzym/g bột)

Tóm lại: Các kết quả thử nghiệm giới thiệu trong bảng 4,5,6 và 7

cho thấy, ở nồng độ 0,1 và 0,15% cho AI và A2 tướng ting; 0,1 và 0,15 cho G1 và G2 tương ứng cho quá trình dịch hóa và đường hóa tỉnh bột các loại nêu trên với thời gian tương ứng là 30 phút và 6 giờ là thuận lợi hơn cả Các yêu cầu chủ yếu cho quá trình đường hóa là : |

+ Nhiệt độ ổn định 45 - 50°C

+ Thời gian tối thiểu để đườnghóa 6 giờ

+ pH môi trường 6,0 - 6,5

1A

Nông độ tinh bột khoai mì khi sử dun

Alpha-Amylase nim trong khoảng từ 30-

khoảng 0,05-0,3%, Hồ hóa được tiến hàn

là 30 phút, pH 6,0-6,5, nhiệt độ 75-80 °C

g để đạt được độ hổ hóa tốt bằng 40% với nồng độ enzym nằm trong

h theo 2 giai đoạn, thời gian dịch hóa hoặc 909C tùy thuộc mức độ `

chịu nhiệt cửa enzym Sau khi dịch hóa kết thúc, hỗn hợp được xử lý tiếp 15

phút ở 1009C để khử enzym Kết quả dịch hóa tỉnh bột sắn bằng enzym AI

1,75 4,8 0,20 0 0 0

0 .0 0 0,30 0 0 0 0

0 0

Sau khi dịch hóa tỉnh bột được đường hóa bằng enzym GI với nồng

độ 0,1% trong vòng từ 4 đến 5 gid ở nhiệt độ 45-509C và pH môi trường 6,0

- 6,5 Kết quả được trình bày ở bảng 9,

Bảng 9: Đường hóa dịch tính bột biến tính nổng độ 20% bằng enzym

19

-

tính sau khoảng 4-5 giờ đã đường hóa hầu hết,

* Lọc, tẩy trắng và tao chế phẩm bột glucose :

Sau đường hóa, dịch glucose được ly tâm để loại bỏ tạp chất, lọc qua than hoạt tính và sau đó cho bay hơi để néng độ chất khô đạt chừng 30%, dung dịch tiếp tục được tẩy trắng và kết tỉnh, Bột glucose nhận được hoặc cho tiếp tục tỉnh sạch bằng cách cho chạy qua cột trao đổi ion kết hợp tái kết

tinh tao glucose bột thương phẩm, hoặc hòa tan ở nồng độ thích hợp và cho

chạy qua cột phần ứng với enzym glucoisomerase cố định để thu nhận hỗn

_ hợp đường glucose-fructose (HFS) Một số đặc tính cửa chế phẩm glucose thu nhận từ bột khoai mì bằng phương pháp enzym được giới thiệu ở bảng 10

Bảng 10: Đặc tính bột glucose thu nhgn bing phương pháp enzym

2 Đồng phân hóa đường Glucose thành Fructose

Để tiến hành isome hóa đường glucose thanh fructose véi dang sdn phẩm là Xiro-Fructose (HFS) có nồng độ fructose khác nhau cần sử dụng enzym glucoisomerase (GI) cd dinh (enzym không tan) Trong toàn bộ quy trình công nghệ sản xuất HFS từ tỉnh bột khoai mì só 3 enzym tham gia : „ Alpha-Amylase, Glucoamylase va Glucoisomerase, trong đó Alpha- và Gluco-Amylase là các enzym được sản xuất tương đối phổ biến, không đắt

tién, còn glucoisomerase ở đạng cố định ta chưa chủ động sản xuất được, do

đó một trong các nhiệm vụ của để tài là nghiên cứu công nghệ tạo GI không

tan Quá trình nghiên cứu trải qua các công đoạn sau :

2.1 Chon ching va mdi (rườitg thích hợp để sân xuất Glucoisomerase

19

va Strep Olivochromogensis21114 va 1 chủng có nguồn gốc từ Liên xô cũ Actinomyces olivocinereus 154 là có hoạt tính tổng hợp GÏ cao và được tiến hành khảo sát trong chương trình hợp tác chung giữa Phân viện Sinh học thực nghiệm thuộc Viện Sinh học nhiệt đới với Viện Sinh hóa Bach thuộc Viện Hàn lâm khoa học Liên bang Nga Giống được lưu trữ trong thạch nghiêng với môi trường gồm các thành phan sau : (gf) : K HPO, 0,5;

MgS04.7H20 0,5; NaCl 0,5; KNO3 0,5; Xylose 5,0; CoCly - 0,150; Agar- Agar 25 va nuéc viva di 1000 ml Môi trường được khử trùng ở 0,8 atm, 45

phút, pH 7,0 Giống mọc tốt ở nhiệt độ 28-30°C sau khi cấy được 3-5 ngày,

Nuôi cấy thu sinh khối được tiến hành trong các môi trường lỏng gồm các thành phần sau đây (bảng 11)

Đẳng 11 : Thành phân môi trường nuôi cấy vi khuẩn thu sinh khối

Thành phần Strep.wemoren Strep olivochromogen- Act

môi trường (%) -sis 21230 sis! 21114 olivocinereus

Vi khuẩn được nuôi cấy trong bình tam giác 250 ml với 50 ml môi

trường lắc tốc độ 150 v/phút Sinh khối được thu bằng máy ly tâm lạnh JOUAN CR-4-12 tốc độ 4.500 viphút, hoạt tính glucoisomerase được xác

định theo phương pháp Percheron (1962), trong đó hàm lượng Fructose sau

phẩn ứng isome hóa được xác định bằng phản ứng màu với acid ` thiobarbituric, hàm lượng Protein được xác định theo phương pháp Lowry (in Methods of plant biochemical researches, 1972; ed by Emmacoy, AL,

p.275-276) Kết quả khảo sát cho thấy, hoạt tính cửa Act olivocinereus 154 trong isome hóa glucose thành fructose cao hơn 2 chủng còn lại là Strep

21

+

wemorensis 21230 va Strep, olivochromogensis 21114 va tương ứng là 0,56

so với 0,47 và 0,112 đơn vị⁄ng Glucoisomerase là enzym nội bào, do đó việc phá vỡ màng tế bào sau lên men thu sinh khối gây cản trở không ít cho

quá trình thu nhận GI Với sinh khối Strep wemorensis và Strep olivochromogensis cần phải sử dụng chất hoạt động bể mặt để làm vỡ tế bao, trong khi ở Act olivocinereus có quá trình tự phân (autolyse) mạnh mẽ khi thay đổi điểu kiện ngoại cảnh, Với hoạt tính isome hóa cao (tương

đương với các chủng sản xuất) Act, olivocinereus 154 được chọn để tiếp tục khảo sát

23 Nuôi cấy Act oli vocinereus trong ndi lén men thu Sinh khối

Act olivocinereus 154 được nuôi cấy trong nổi lên men 30 lít với 15 lít môi trường có thành phẩn như sau : Xylose 105 g; Glucose 45 g; pepton

105 g CoCl2.6H20 0,2 g; MgS04.7H20 7,5 g; nước vừa đủ 15 lít và khử

trùng 45 phút ở 0,8 atm; pH méi trường 7,0 Điểu kiện cấy như sau : Giống 5%; pH 7,0; nhiệt độ 28-309C; không khí 15 li/phút; tốc độ khuấy đảo : 250 vòng/phút; thời gian nuôi cấy : 17 giờ; chất phá bọt : 5-10 ml⁄15 ml môi trường >

Sau l7 giờ nuôi cấy sinh khối được thu bằng ly tâm 4000 v/phút ở điểu kiện lạnh, rửa 2-3 lần bằng đệm phosphat bufer 0,005 M, pH 7,0 sau

đó sấy khô bằng aceton ở nhiệt độ phòng, nghiền min

Hoạt tính GI được kiểm tra như sau : 15 mg sinh khối khô được hòa tan trong 1 ml hỗn hợp phản ứng gồm 0,5 M glucose, 0,1 mM MgS04.7H20; :- 0,1 mM CoCl2.6H20 trong 0,1 M Phosphat bufer pH 7,0 Phản ứng isome

hóa sấy ra ở 609C trong vòng 15 phút và sau đó ngừng phản ứng bằng acid

trichloreacetic 1 M; lượng fructose tạo thành được xác định bằng phản ứng mau với acid thiobarbituric trong điểu kiện môi trường acid như sau : Hỗn hợp gồm 1 ml dịch đường sau phản ứng đổng phân; Iml 002 M

thiobarbituric acid và 1 ml HCL đậm đặc đun cách thủy ở 1009C trong vòng

6 phút, đo màu ở kính lọc số 4 trên máy FEK Dựa vào đường chuẩn dựng trước để tìm lượng đường Íructose trong mẫu phân tích, Hoạt tính glucoisomerase - A don vi, được tính theo công thức sau :

A = -

180x 15x15 Trong đó:' F: Lượng fructose tạo thành sau phản ng isome hóa

21

180: Mol fructose 15: Thời gian phản ứng (15 phút) 15: Lượng sinh khối tham gia phần ứng

Sau nhiều lần nuôi cấy trong nổi lên men 30 lít trong các điều kiện đã

nều, lượng sinh khối thu được trung bình 9,54 g/1 với hoạt tính thu được giao động từ 25 đến 30 ngàn đơn vị ( mol Fructose/phút)

2.4 Cố định Glucoisoinerase trên xilochrom B

Chế phẩm GI hiện đang được sử dụng trong công nghiệp sản xuất

HFS phần lớn ở dạng cố định Các chất mang cho GI có thể là các polime hữu cơ như Polyacrylamid gel, Triacetatcellulose, DEAE - Sephadex,

DEAE - cellulose, chitin, collagen, gelatin Tuy nhién, hiện nay người ta

đã bắt đầu sử dụng các chất mang là các hợp chất hóa học vô cơ với những

ưu điểm riéng cửa chúng như : Bột thủy tỉnh đã amin hóa, bột titan, Ceramic Uu diém chính của các chất mang này là có độ bền cao, có tính

trơ tốt đối với các hóa chất và rất quan trọng là không bị vi sinh vật phần hủy Chúng tôi đã tiến hành tạo GI không tan với chất mang là Xilochrom B

đã được amin hóa,

2.4.2 Chiết xuất và tinh sach GI

Chiết xuất, tỉnh sạch GI thường được tiến hành qua các công đoạn sau :

Cho tế bào tự ly giải, ly tâm bỏ cặn, kết tủa bằng muối sulfat amôn hoặc _ Đằng dung môi hữu cơ và tiếp tục tỉnh sạch bằng sắc ký gel Giá thành của chế phẩm sẽ rất cao nếu phải trải qua tất cả các công đoạn đã nêu, Do đó, theo kinh nghiệm của nhiều phòng thí nghiệm đã chọn phương án bán tỉnh sạch, tức là chỉ sử lý bằng aceton lạnh Kết quả tách và bán tỉnh sạch GI từ 1,5 g sinh khối khô được trình bày trong bảng 12

Bảng 12: Bán tỉnh sạch GI bằng kết tửa với Aceton lạnh

phải là GI, hoạt tính đặc hiệu tăng lên gần 3 lần, Kết quả này cho phép tiến

hành bước tiếp theo là cố định GI trên Xilochrom B,

* Cố định GI trên Ailochrom B 0 dinh G1 trén Xilochrom B

o

Xilochrom B là loại cao phân tử dạng hạt, kích thước lỗ 2,400 A,

diện tích bể mặt 30 m2/g, với số nhóm amin không dưới 0,21-0,3 mg

lần bằng Phosphat bufer cho đến khi nước rửa không còn hấp phụ ở bước

sóng 275 nm trên máy quang phổ,

+ Cố định GI: Tửa enzym GI thu được bằng kết tủa aceton hòa tan

đến khi nước rửa không còn hấp phụ ở bước sóng 280 nm,

+ Kiém tra hoat tinh isome héa trên cột với GI không tan,

đó cho chạy lại thì thu được nồng độ fructose 38 mg/ml và như Vậy, mức độ chuyển hóa (isơme hóa) dung dịch đường glucose thành fructose sau khi trải qua đoạn đường dài 1 m với tốc độ 60 ml⁄giờ đã đạt được tỷ lệ 42,2% đường fructose trong dung dich thu được

Đối với GI trên xilochrom lức đầu cho chạy ở cột nhỏ 20x1,0 cm với

nỗng độ glucose ban dau 1a 45 1 với tốc độ chạy khoảng 26 ml/gid cing

72%

24

-

trong các điều kiện như đã mô tả ở trên Kết quả cho thấy :

sau khi chạy lần đầu thu được dung dịch có néng d6 fructose 13,7

mg/ml và cho chạy tiếp lẩn 2 dung dich thu dugc c6 néng d6 fructose dat 28,75 mg/ml

Như vậy ở cột nhỏ tốc độ chạy chậm với đoạn đường dài 0,2 m 30%

đường glucose đã được chu" ổn hóa thành fructose và khi chạy lần 2, tức là thời gian cần giữ trong c 3tc ¡như gấp đôi thì tỷ lệ chuyển hóa đạt tới 63,8%

Tuy nhiên, cũng trong những điều kiện tương tự nhưng thời gian cẩm g1ữ dung dịch trong cột ít hơn (tốc độ chảy 60 ml⁄giờ sau 2 lần qua cột) tỷ lệ đường glucose chuyển thành fructose chỉ đạt 40% (nồng độ fructose trong dung dịch đường thu được là 18,4 mg/m! )

Kết quả kiểm tra hoạt tính nêu trên cho thấy chế phẩm enzym GI tự

tạo với chất mang là Xilochrom không thua kém Sweetzym Q

Kết quả thử nghiệm đồng phân hóa dung dịch đường 35% ban đầu

bằng cách cho chạy thứ tự qua 3 cột phản ứng kích thước 50x2,5 cm trong các điều kiện tương tự nều trên đạt được hiệu suất chuyển hóa trên 40% với

thời gian bán giảm hoạt tính cột dao động trong khoảng 30-45 ngày „,

Với kết quả thu được trên đây cho phép tổ chức xây dung pilot quy

mô nhỏ (cỡ 50-100 kg sản phẩm/ngày) để chạy thử làm cơ sở cho việc thu

thập các thông số kinh tế kỹ thuật và tiến tới xây dựng luận chứng kinh tế kỹ thuật sản xuất Xiro Fructose từ tỉnh bột khoai mì (sắn)

3 Công nghệ sản xuất Xiro Fructose từ tỉnh bột khoai mì (tỉnh bột sắn)

Quy trình công nghệ được tóm tắt như sau : Tỉnh bột khoai mì (sắn) chất lượng ổn định được hòa tan vào nước máy với nồng độ 35% và được dịch hóa bằng enzym Alph-Amylase theo tỷ

lệ 0,1% ở điểu kiện nhiệt độ thích hợp 70 hoặc 909C tùy thuộc nguồn gốc

enzym, sau đó được khử bằng nhiệt ở 1009C 15 phút, làm nguội tới nhiệt độ

40-509C và ử ở nhiệt độ nêu trên 5-6 giờ hoặc lâu hơn trong điểu kiện pH

6,5 và khuấy đảo liên tục để đạt mức độ đường hóa hoàn toàn Dịch đường hóa được xử lý nhiệt ở 70-80ĐC và lọc ép trong điều kiện nóng để loại bỏ

`4